JPH0251386A - Detector for generating torque of induction motor - Google Patents

Detector for generating torque of induction motor

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JPH0251386A
JPH0251386A JP63198576A JP19857688A JPH0251386A JP H0251386 A JPH0251386 A JP H0251386A JP 63198576 A JP63198576 A JP 63198576A JP 19857688 A JP19857688 A JP 19857688A JP H0251386 A JPH0251386 A JP H0251386A
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Japan
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induction motor
voltage
input
current
value
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JP63198576A
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Haruo Naito
内藤 治夫
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To detect generating torque at an instant easily by detecting the instantaneous value of the generating torque of an induction motor by using the instantaneous values of the voltage and currents of the induction motor. CONSTITUTION:The input voltage of an induction motor 3 is detected by a voltage fundamental wave detector 4, and an instantaneous value or a signal proportional to the instantaneous value is output. The input currents of the induction motor 3 are detected by a current fundamental wave detector 5, and an instantaneous value or a signal proportional to the instantaneous value is output. A generating-torque arithmetic circuit 7 obtains phase difference between input voltage and input currents, acquires the input power of the induction motor from the phase difference, and divides the input power by rotational speed and obtains the instantaneous generating torque of the induction motor.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は、誘導電動機の発生トルクの瞬時値を検出す
る装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a device for detecting the instantaneous value of torque generated by an induction motor.

(従来の技術) 一般に、電動機の入力電流は発生トルクに比例する成分
(トルク成分)と、界磁を発生する成分(界磁成分)と
でなる。直流分巻電動機ではこれら二つの電流成分の電
源が、電機子回路および界磁回路に独立して存在するの
で、二つの成分は個別に検出でき、発生トルクの検出も
容易である。
(Prior Art) Generally, the input current of an electric motor consists of a component proportional to the generated torque (torque component) and a component that generates a magnetic field (field component). In a DC shunt motor, power sources for these two current components exist independently in the armature circuit and the field circuit, so the two components can be detected individually and the generated torque can be easily detected.

これに対して、かご形誘導電動機では一つの交流電源が
1次側に接続されるため、これら二つの成分は渾然一体
となって、1次回路を流れる。このうち、誘導電動機を
ベクトル制御する場合には、これら二つの成分を独立し
て制御するので、これら二つの成分が1次電流として渾
然一体となって1次回路を流れても、個別に検出できる
。しかし、ベクトル制御を行わないかご形誘導電動機で
は、これら二つの成分を分離して検出することは容易で
はない。
On the other hand, in a squirrel cage induction motor, one AC power source is connected to the primary side, so these two components flow harmoniously together through the primary circuit. Among these, when vector control is applied to an induction motor, these two components are controlled independently, so even if these two components flow together as a primary current through the primary circuit, they can be detected individually. can. However, in squirrel cage induction motors that do not perform vector control, it is not easy to separate and detect these two components.

ベクトル制御を行わないかご形誘導電動機(以下単に誘
導電動機と言う)の発生トルクを検出する方法として、
従来、種々の方法が提案されてきており、その中で、入
力電圧と入力電流とから入力電力を算出し、これを回転
速度で除算して発生トルクとする方法がある。すなわち
、第7図に示した誘導電動機の等価回路で、入力電力P
1nを次式で求めることができる。
As a method for detecting the generated torque of a squirrel cage induction motor (hereinafter simply referred to as an induction motor) that does not perform vector control,
Conventionally, various methods have been proposed, and among them, there is a method in which input power is calculated from input voltage and input current, and this is divided by rotational speed to obtain generated torque. That is, in the equivalent circuit of the induction motor shown in Fig. 7, the input power P
1n can be calculated using the following formula.

P −3V ’ Icos θpp     ・・・(
1)n ここで、 ■=入力相電圧の実効値 l重入力電流の実効値 θ1.重入力端で見た力率角 である。
P -3V' Icos θpp...(
1) n Here, ■ = Effective value of input phase voltage l Effective value of double input current θ1. This is the power factor angle seen at the heavy input end.

この人力電力P、と、第7図の等価回路で示しn た抵抗r  、Rでの電力損Plossと、機械角速度
ωとを次式に代入すれば発生トルクT。゛が求められる
By substituting this human power P, the resistance r shown in the equivalent circuit of FIG. 7, the power loss Ploss at R, and the mechanical angular velocity ω into the following equation, the generated torque T can be obtained.゛ is required.

(発明が解決しようとする課題) 上記(1)式中の電圧と電流は実効値であるが、これを
求めるとき通常の商用電源のように周波数と振幅が一定
であれば同等問題はない。しかし、可変電圧、可変周波
数電源においては周波数と振幅が一定でないので工夫を
要する。
(Problem to be Solved by the Invention) The voltage and current in the above equation (1) are effective values, but when calculating them, if the frequency and amplitude are constant like a normal commercial power source, there is no equivalence problem. However, in variable voltage and variable frequency power supplies, the frequency and amplitude are not constant, so some measures are required.

例えば、電圧波形を観y#1シて1周期にわたる平均か
ら電圧実効値を得、同時に対応する期間での電流波形か
ら電流の実効値を得ることは可能である。しかし、この
方法では0クロス点を正確に求める必要が生じる。また
、1周期が確定・するまではその前の周期で計算した値
を用いざるを得す、検出に遅れを生じる。この遅れは周
波数が低いときには周期が長くなるので特に問題となる
For example, it is possible to obtain the effective voltage value by looking at the voltage waveform and averaging it over one period, and at the same time obtain the effective value of the current from the current waveform in the corresponding period. However, with this method, it is necessary to accurately determine the 0-cross point. Furthermore, until one cycle is determined, the value calculated in the previous cycle must be used, causing a delay in detection. This delay is particularly problematic when the frequency is low because the period becomes long.

また、上記(1)式においては、力率角を求めるために
電流波形のOクロス点も必要となり、加えて電圧および
電流の0クロス点間の電気角をも求める必要が生じる。
Furthermore, in the above equation (1), in order to obtain the power factor angle, the O-cross point of the current waveform is also required, and in addition, it is also necessary to obtain the electrical angle between the zero-cross points of the voltage and current.

このことは、発生トルクの検出原理が異なったとしても
、平均値を求める操作を含む方法には必ず付随する問題
でもあった。
This is a problem that always accompanies a method that includes an operation for calculating an average value, even if the principle of detecting the generated torque is different.

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、瞬時々々の発生トルクを容易に検出することのできる
誘導電動機の発生トルク検出装置を得ることを目的とす
る。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a generated torque detection device for an induction motor that can easily detect instantaneous generated torque.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) この発明は、誘導電動機の入力電圧および入力電流を検
出し、それぞれの瞬時値もしくはこの瞬時値に比例した
信号を出力する電圧検出手段および電流検出手段と、こ
れらの検出手段の出力から前記入力端子および入力電流
の波高値および実効値を求め、前記波高値と前記瞬時値
もしくはこの瞬時値に比例した信号とから前記入力電圧
および入力電流間の位相差を求め、前記入力電流および
入力電流の各実効値と前記位相差から前記誘導電動機の
入力電力を求め、この入力電力を前記誘導電動機の回転
速度で除算して前記誘導電動機の瞬時の発生トルクを求
める演算手段とを備えたものである。
(Means for Solving the Problems) The present invention provides voltage detection means and current detection means for detecting the input voltage and input current of an induction motor and outputting respective instantaneous values or signals proportional to the instantaneous values; Determine the peak value and effective value of the input terminal and input current from the output of the detection means, and determine the phase difference between the input voltage and input current from the peak value and the instantaneous value or a signal proportional to this instantaneous value. , calculating the input power of the induction motor from the input current, each effective value of the input current, and the phase difference, and dividing this input power by the rotational speed of the induction motor to calculate the instantaneous generated torque of the induction motor. It is equipped with means.

(作 用) 誘導電動機の入力相電圧実効値V1入力端子実効値Iお
よび入力端で見た力率角θ、−各瞬時値が求められるな
らば、(2)式に従って発生トルクTcを求めることが
である。
(Function) If the input phase voltage effective value V1 of the induction motor, the input terminal effective value I, and the instantaneous values of the power factor angle θ, − as seen at the input end, are obtained, then the generated torque Tc can be obtained according to equation (2). There is.

この場合、瞬時々々の実効値を次のようにして求める。In this case, the instantaneous effective value is determined as follows.

なお、ここに示す考え方は多相平衡交流波形にも適用で
きるものであるが、特に、三相平衡交流波形について説
明する。
Although the concept shown here can also be applied to multi-phase balanced AC waveforms, a three-phase balanced AC waveform will be particularly described.

先ず、波高値を11電気角速度をω とすると、三相の
各電流波形i3、i5、ieは次式のように表される。
First, assuming that the peak value is 11 and the electrical angular velocity is ω, the three-phase current waveforms i3, i5, and ie are expressed as in the following equations.

i繻111slnω争t a             e tb−i −5ln  (ω、 −t+ 2π/3)i
  −i −51n  (ω・t+4π/3)Ce これらの各回が検出されたとすれば、波高値iは次式で
求められる。
i 111slnω conflict t a e tb−i −5ln (ω, −t+ 2π/3)i
-i -51n (ω·t+4π/3)Ce If each of these times is detected, the peak value i is obtained by the following equation.

・・・・・・(3) この(3)式は各和波形の瞬時値から波高値が求められ
ることを示している。従って、瞬時々々の電流実効値!
を次式によって求めることができる。
(3) Equation (3) shows that the peak value can be found from the instantaneous value of each sum waveform. Therefore, the instantaneous effective current value!
can be calculated using the following formula.

1−− i                    
 ・・・・・・(4)T また、これと同様にして、瞬時々々の電圧実効値Vも次
式によって求めることができる。
1--i
(4) T In the same way, the instantaneous effective voltage value V can also be determined by the following equation.

一方、第8図に示すように、ある時刻t′におけるa相
の電流の瞬時値をi ′、a相の電圧の瞬時値をV ′
とすると、これらの電流、電圧の各位相角θ1.および
θ1.は次式から求めることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 8, the instantaneous value of the a-phase current at a certain time t' is i', and the instantaneous value of the a-phase voltage is V'.
Then, each phase angle θ1 of these currents and voltages is θ1. and θ1. can be obtained from the following equation.

上記(6)式の関係は0≦θ1a≦π12のときのもの
で、位相角度の全範囲、つまり、0≦01.≦2πの範
囲においてはi の極性と、ibl ioの大きさから
、第9図に示す4つの区間11■、■、■のいずれに属
するかを判断し、次いでその値を修正すればよい。
The relationship in equation (6) above applies when 0≦θ1a≦π12, and covers the entire range of phase angles, that is, 0≦01. In the range of ≦2π, it is necessary to judge from the polarity of i and the magnitude of ibl io which of the four sections 11■, ■, ■ shown in FIG. 9 it belongs to, and then correct the value.

すなわち、 11 ≧0かつlb≦lcならば0≦θl、≦π121
1i  ≧0かつtb>1.ならばπ/2<θI、≦π
m  i  <0かつib>10ならばπくθ1a<3
π12IVi<Oかつlb≦1 cならば3π12≦θ
la’ 2πにより、区間を定め、次のようにして補正
すればよい。
That is, if 11 ≧0 and lb≦lc, then 0≦θl, ≦π121
1i ≧0 and tb>1. Then π/2<θI, ≦π
If m i <0 and ib>10, π and θ1a<3
If π12IVi<O and lb≦1 c, then 3π12≦θ
The interval may be determined by la' 2π and corrected as follows.

a)Iの場合:θIa−(8)式右辺 b)nの場合:θia−(6)式右辺+π12c)II
Iの場合:θ1a= (8)式右辺+πd)IVの場合
:θia= (8)式右辺+3π12また、上記(7)
式の関係は0≦θVa≦π/2のときのもので、位相角
度の全範囲、つまり、0≦θ ≦2πの範囲においては
V の極性と、va                
     aV b s V oの大きさから4つの区
間1.II、■、■のいずれに属するかを判断し、次い
でその値を修正すればよい。
a) In case of I: θIa - Right side of equation (8) b) In case of n: θia - Right side of equation (6) + π12c) II
In case of I: θ1a = right side of equation (8) + πd) In case of IV: θia = right side of equation (8) + 3π12 Also, above (7)
The relationship in the equation is for 0≦θVa≦π/2, and in the entire range of phase angles, that is, in the range 0≦θ≦2π, the polarity of V and va
From the size of aV b s V o, four sections 1. It is only necessary to determine whether it belongs to II, ■, or ■, and then modify its value.

すなわち、 Iv  ≧0かつvb≦Vcならば0≦θ1.≦yr1
211v  ≧0かつVb > v eならばπ/2<
θva≦πm  v  <oかつVb>vcならばπく
θ、、< 3yr/2IVv<0かつvb≦v0ならば
8yr/2≦θ、a≦2πにより、区間を定め、次のよ
うにして補正すればよい。
That is, if Iv≧0 and vb≦Vc, then 0≦θ1. ≦yr1
211v ≧0 and Vb > ve, then π/2<
If θva≦πm v <o and Vb>vc, π minus θ, <3yr/2IVv<0 and vb≦v0, then 8yr/2≦θ, a≦2π, determine the interval, and correct as follows. do it.

a)Iの場合:θ −(7)式右辺 a b)nの場合:θ −(7)式右辺+π12a c)IIIの場合:θ −(7)式右辺十πa d)IVの場合二〇 −(7)式右卑+3π12a これにより、力率角θ、Fを次式によって求めることが
できる。
a) For I: θ - Right side of equation (7) a b) For n: θ - Right side of equation (7) + π12a c) For III: θ - Right side of equation (7) 1πa d) For IV 20 −(7) formula right base+3π12a Thereby, the power factor angle θ, F can be determined by the following formula.

θ、F−〜、−θ1a         ・・・(8)
次に、抵抗r  、r  での電力損失Plossは次
式で与えられる。
θ, F-~, -θ1a...(8)
Next, the power loss Ploss at the resistances r 1 and r 2 is given by the following equation.

P   −3(r  +r  )I  cos  θp
p”’ (9)loss     1  2 なお、この電力損失Plossは、(3)式で求まる波
高値iを用いて次式で計算してもよい。
P −3(r + r )I cos θp
p"' (9) loss 1 2 Note that this power loss Ploss may be calculated by the following equation using the peak value i found by equation (3).

このようにすれば、(2)式の計算に必要な諸量が全て
求められ、その結果、誘導電動機の発生トルクT6が瞬
時値として求められる。
In this way, all the quantities necessary for calculating equation (2) are obtained, and as a result, the torque T6 generated by the induction motor is obtained as an instantaneous value.

本発明は、かかる原理に従って、先ず、誘導電動機の入
力電圧および入力電流のそれぞれの瞬時値を検出し、次
に、これらの検出値から、電圧および電流の波高値を求
め、これらの波高値電流と電圧の実効値および両波形間
の位相差、つまり力率角を求め、この実効値および力率
角から入力電力を求め、これを回転速度で除算して、瞬
時々々の電動機発生トルクを求めるものである。
In accordance with this principle, the present invention first detects the respective instantaneous values of the input voltage and input current of the induction motor, then determines the peak values of the voltage and current from these detected values, and calculates the peak values of these currents. Find the effective value of and voltage and the phase difference between both waveforms, that is, the power factor angle. Find the input power from this effective value and power factor angle. Divide this by the rotational speed to calculate the instantaneous torque generated by the motor. It is something to seek.

(実施例) 第1図はこの発明の一実施例の概略構成図であリ、3相
インバータ2が直流電源1の直流出力を交流に変換して
誘導電動機3に供給するとき、3相インバータ2と誘導
電動機3との間に設けられた電圧基本波検出回路4およ
び電流基本波検出回路5と、これらの検出器の各検出信
号と、誘導電動機3に結合された速度検出器6の検出信
号とを入力して発生トルクを演算する発生トルク演算回
路7とを備えている。
(Embodiment) FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of the present invention. A voltage fundamental wave detection circuit 4 and a current fundamental wave detection circuit 5 are provided between the induction motor 2 and the induction motor 3, each detection signal of these detectors, and the detection of the speed detector 6 coupled to the induction motor 3. The generated torque calculation circuit 7 calculates the generated torque by inputting the signal.

第2図はこの発生トルク演算回路7の詳細な構成を示す
ブロック図である。同図において、前述の電圧基本波検
出回路4の出力をそれぞれ自乗演算する乗算器711〜
713と、この電圧基本波検出回路4の出力に基づいて
三相交流のうちの区間区間I、II、■、■のいずれに
属するかを判断する論理回路740と、電流基本波検出
回路5の出力をそれぞれ自乗演算する乗算器714〜7
16と、この電流基本波検出回路5の出力に基づいて三
相交流のうちの区間1.II、■、■のいずれに属する
かを判断する論理回路741とを備えている。このうち
、乗算器711〜713には合計、係数倍、開平演算す
る加算係数開平器717が、乗算器714〜716には
同じく合計、係数倍、開平演算する加算係数開平器71
8がそれぞれ接続されている。一方、電圧基本波検出回
路4の三相の検出値が絶対値発生器7111に、電流基
本波検出回路5の三相の検出値が絶対値発生器7114
にそれぞれ加えられ、それぞれ絶対値を演算するように
なっている。そして、絶対値発生器7111の出力を一
方入力、加算係数開平器717の出力を他方入力とする
除算器719と、絶対値発生器7114の出力を一方入
力、加算係数開平器718の出力を他方入力とする除算
器720とを備え、さらに、加算係数開平器717の出
力を入力して実効値を求める係数器723と、加算係数
開平器718の出力を入力して実効値を求める係数器7
24とを備えている。
FIG. 2 is a block diagram showing the detailed configuration of the generated torque calculation circuit 7. As shown in FIG. In the figure, multipliers 711 to 711 each square the output of the voltage fundamental wave detection circuit 4 described above.
713, a logic circuit 740 that determines which of the three-phase AC sections I, II, ■, ■ belongs to based on the output of the voltage fundamental wave detection circuit 4, and a current fundamental wave detection circuit 5. Multipliers 714 to 7 that square the outputs respectively
16, and section 1 of the three-phase alternating current based on the output of this current fundamental wave detection circuit 5. It also includes a logic circuit 741 that determines whether it belongs to II, ■, or ■. Among these, the multipliers 711 to 713 have an addition coefficient squarer 717 that performs summation, coefficient multiplication, and square root calculation, and the multipliers 714 to 716 have an addition coefficient squarer 71 that also performs summation, coefficient multiplication, and square root calculation.
8 are connected to each other. On the other hand, the three-phase detection values of the voltage fundamental wave detection circuit 4 are sent to the absolute value generator 7111, and the three-phase detection values of the current fundamental wave detection circuit 5 are sent to the absolute value generator 7114.
are added to each, and the absolute value of each is calculated. Then, there is a divider 719 which has the output of the absolute value generator 7111 as one input and the output of the addition coefficient squarer 717 as the other input, the output of the absolute value generator 7114 as one input, and the output of the addition coefficient squarer 718 as the other input. A coefficient unit 723 which inputs the output of the addition coefficient squarer 717 to obtain the effective value, and a coefficient unit 7 which inputs the output of the addition coefficient squarer 718 to obtain the effective value.
It is equipped with 24.

次に、除算器719.720にはそれぞれ逆正弦関数器
721,722が接続されている。そして、論理回路7
40の出力を一方入力、逆正弦関数器721の出力を他
方入力とする加算器725と、論理回路741の出力を
一方入力、逆正弦関数器721の出力を他方入力とする
加算器726とを備えている。さらにまた、加算器72
5の出力から加算器726の出力を減じる減算器727
を備え、その出力が余弦関数器728に加えられるよう
になっている。また、係数器723の出力と係数器72
4の出力とを乗算する乗算器729を備え、その出力が
係数器730に加えられるようになっている。
Next, inverse sine function units 721 and 722 are connected to the dividers 719 and 720, respectively. And logic circuit 7
40 as one input, and the output of the inverse sine function unit 721 as the other input; and an adder 726, which has the output of the logic circuit 741 as one input, and the output of the inverse sine function unit 721 as the other input. We are prepared. Furthermore, the adder 72
a subtracter 727 that subtracts the output of the adder 726 from the output of 5;
is provided, and its output is applied to a cosine function unit 728. In addition, the output of the coefficient unit 723 and the coefficient unit 72
4, and its output is added to a coefficient unit 730.

次に、余弦関数器728の出力と、係数器730の出力
とが乗算器731で乗算され、その乗算出力が減算器7
36の一方入力として加えられる。また、余弦関数器7
28の出力が乗算器732で自乗され、加算係数開平器
718の出力が乗算器733で自乗され、これら二つの
自乗出力が乗算器734で乗算された後、係数器735
で係数倍されて、減算器736の他方入力として加えら
れる。そして、除算器737によって、減算器736の
出力が速度検出器6の検出信号によって除算される構成
になっている。
Next, the output of the cosine function unit 728 and the output of the coefficient unit 730 are multiplied by the multiplier 731, and the multiplication output is
It is added as one input of 36. Also, cosine function unit 7
28 is squared by a multiplier 732, the output of the addition coefficient squarer 718 is squared by a multiplier 733, these two squared outputs are multiplied by a multiplier 734, and then the coefficient multiplier 735
is multiplied by a coefficient and added as the other input of the subtracter 736. The output of the subtracter 736 is divided by the detection signal of the speed detector 6 by a divider 737.

上記のように構成された本実施例の動作を以下に説明す
る。
The operation of this embodiment configured as described above will be explained below.

乗算器711〜716は各相の電圧と電流の瞬時値をそ
れぞれ自乗する。ここで得られた自乗値は電圧および電
流毎に加算係数開平器717と718でそれぞれ合計、
係数倍、開平される。ここでの係数は電圧、電流ともに
273である。加算係数開平器717と718は電圧お
よび電流の波高値を出力する。除算器711と714で
、絶対値発生器7111と7141で得られた電圧およ
び電流のある相の絶対値がこれらの波高値で除算され、
その結果を逆正弦関数器721および722に入力する
ことにより、上記(6)式と(7)式の角度θ1とθ、
とが得られる。
Multipliers 711 to 716 square the instantaneous values of voltage and current of each phase, respectively. The squared values obtained here are summed by the addition coefficient squarer 717 and 718 for each voltage and current, respectively.
The coefficient is multiplied by the square root. The coefficients here are 273 for both voltage and current. Addition coefficient squarer squarers 717 and 718 output peak values of voltage and current. Dividers 711 and 714 divide the absolute values of voltage and current phases obtained by absolute value generators 7111 and 7141 by these peak values,
By inputting the results to the arc sine function units 721 and 722, the angles θ1 and θ of the above equations (6) and (7),
is obtained.

一方、加算係数開平器717と718の出力は係数器7
23と724とでそれぞれl/42倍されて実効値が得
られる。また、論理回路740および741では、現時
点が、0〜2πを分けた4つの区間■、■、■、■のい
ずれに属するかを判断し、a)〜d)に示した補正値を
出力する。そこで、加算器725は逆正弦関数器721
の出力と論理回路740の補正値とを加算して補正され
た位相角θ を出力し、加算器726は逆正弦関数■ 器722の出力と論理回路741の補正値とを加算して
補正された位相角θ1を出力する。
On the other hand, the output of the addition coefficient squarer 717 and 718 is
23 and 724, each is multiplied by l/42 to obtain an effective value. In addition, the logic circuits 740 and 741 determine which of the four intervals (■, ■, ■, ■) the current moment belongs to, divided by 0 to 2π, and output the correction values shown in a) to d). . Therefore, the adder 725 is the inverse sine function unit 721
The adder 726 adds the output of the arc sine function generator 722 and the correction value of the logic circuit 741 to output the corrected phase angle θ. outputs the phase angle θ1.

次に、減算器727が位相角θ から位相角■ θ を減算して力率角θ、Pを出力すると、余弦量数器
728が力率cosθppを演算する。また係数器72
3および724で得られた電圧と電流の実効値が乗算器
729で乗算され、さらに、その出力が係数器730で
3倍される。続いて、乗算器731にて、係数器730
の出力と余弦関数器728の出力とが乗算され、人力電
力PInが得られる。
Next, when the subtractor 727 subtracts the phase angle ■ θ from the phase angle θ 2 and outputs the power factor angle θ, P, the cosine quantity calculator 728 calculates the power factor cos θpp. Also, the coefficient unit 72
The effective values of the voltage and current obtained in steps 3 and 724 are multiplied by a multiplier 729, and the output thereof is further multiplied by 3 by a coefficient multiplier 730. Subsequently, in the multiplier 731, the coefficient unit 730
The output of the cosine function unit 728 is multiplied by the output of the cosine function unit 728 to obtain the human power PIn.

一方、余弦関数器728の出力と加算係数開平器718
の出力とをそれぞれ乗算器732と733で自乗した後
、乗算器734で積をとり、さらに、係数器735で3
/2  (rl+r2)を乗することにより(10)式
に基づいた電力損Plossが演算される。
On the other hand, the output of the cosine function unit 728 and the addition coefficient squarer unit 718
Multipliers 732 and 733 square the outputs of
Power loss Ploss based on equation (10) is calculated by multiplying by /2 (rl+r2).

次に、減算器736により、入力電力P1nから電力損
Plossを引き算し、得られた差を除算器737にて
回転速度で割り算して、誘導電動機の発生トルクの瞬時
値を求めることができる。
Next, a subtracter 736 subtracts the power loss Ploss from the input power P1n, and a divider 737 divides the obtained difference by the rotational speed to obtain the instantaneous value of the torque generated by the induction motor.

なお、電圧と電流の波形に高調波が含まれている場合に
は、低域フィルタにより高調枝分を除去してから上式の
演算を行う。
Note that, if harmonics are included in the voltage and current waveforms, the calculation in the above equation is performed after removing the harmonic branches using a low-pass filter.

なおまた、この実施例では理解を容易にするために、(
1)式乃至(lO)式に対応する構成としたが、特に、
各部の係数等は適宜まとめて回路を簡単化できることは
言うまでもない。
Furthermore, in this example, for ease of understanding, (
1) The configuration corresponds to formulas (1) to (lO), but in particular,
It goes without saying that the circuit can be simplified by grouping the coefficients of each part as appropriate.

第3図は本発明の他の実施例の概略構成図であり、特に
、電圧形インバータで誘導電動機を駆動する系に適用す
るものである。ここでは、第1図に示したインバータ2
の代わりに、電圧形インノく一夕2aを用いこれを点弧
回路8aで制御する一方、電流基本波検出回路5の出力
、速度検出器6の検出信号および点弧回路8aの制御信
号に基づいて、発生トルク演算回路7aが誘導電動機3
の発生トルクを演算するものである。
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of another embodiment of the present invention, which is particularly applied to a system in which an induction motor is driven by a voltage source inverter. Here, inverter 2 shown in FIG.
Instead, a voltage source 2a is used and is controlled by the ignition circuit 8a, while based on the output of the current fundamental wave detection circuit 5, the detection signal of the speed detector 6, and the control signal of the ignition circuit 8a. Therefore, the generated torque calculation circuit 7a is connected to the induction motor 3.
This is to calculate the generated torque.

電圧形インバータ2aの点弧制御においては、電圧の大
きさと周波数を指令値として与えるので、電圧の瞬時値
、波高値および実効値は前述した瞬時検出値を用いる計
算によらずとも指令値から容易に得ることができる。ま
た、点弧制御回路8aでは、各相の点弧信号を得るため
回路内で指令値として与えられた電圧の大きさと周波数
から各相の出力電圧波形の基準信号を生成している。こ
の信号は上記実施例の電圧検出器4で得られる各相の電
圧波形と原理的に相似な波形である。厳密にはインバー
タでの変調により生じる高調波、制御遅れ、検出遅れ、
フィルタでの位相回転、浮遊要素による波形歪などのな
い理想的な波形である。
In the ignition control of the voltage source inverter 2a, since the magnitude and frequency of the voltage are given as command values, the instantaneous value, peak value, and effective value of the voltage can be easily obtained from the command value without using the calculation using the instantaneous detection value described above. can be obtained. Further, in the ignition control circuit 8a, in order to obtain the ignition signal of each phase, a reference signal of the output voltage waveform of each phase is generated from the magnitude and frequency of the voltage given as a command value within the circuit. This signal has a waveform similar in principle to the voltage waveform of each phase obtained by the voltage detector 4 of the above embodiment. Strictly speaking, harmonics caused by modulation in the inverter, control delay, detection delay,
This is an ideal waveform with no phase rotation in the filter or waveform distortion due to floating elements.

この波形を電圧検出値の代わりとして用いることができ
る。
This waveform can be used in place of the voltage detection value.

第4図はこのことを考慮した発生トルク演算回路7aの
詳細な構成を示すブロック図であり、第2図と同一の符
号を付したものはそれぞれ同一の要素を示している。そ
して、ここでは、点弧制御回路8aで生成される各相の
出力電圧波形の基準信号を論理回路740に与えて区間
11■、■、■のいずれに属するかの判断をさせると共
に、a)〜d)に示した補正値を出力させる一方、出力
電圧波形の基準信号のa相分を絶対値回路711に与え
てその絶対値を演算させる。また、点弧制御回路8aで
生成される電圧の大きさの指令値を係数器751に与え
て電圧の波高値V を、係数器752に与えて電圧の実
効値V をそれぞれ求め、このうち、波高値V を除算
器719に、実効値■ を乗算器729にそれぞれ与え
るようになりている。
FIG. 4 is a block diagram showing a detailed configuration of the generated torque calculation circuit 7a taking this into consideration, and the same reference numerals as in FIG. 2 indicate the same elements. Here, the reference signal of the output voltage waveform of each phase generated by the ignition control circuit 8a is given to the logic circuit 740 to determine which of the sections 11■, 2, and 11 belongs to, and a) While outputting the correction values shown in ~d), the a-phase component of the reference signal of the output voltage waveform is given to the absolute value circuit 711 to calculate its absolute value. Further, the command value of the magnitude of the voltage generated by the ignition control circuit 8a is given to the coefficient unit 751 to obtain the peak value V 1 of the voltage, and the command value is given to the coefficient unit 752 to obtain the effective value V 2 of the voltage. The wave height value V is given to a divider 719, and the effective value V is given to a multiplier 729, respectively.

かかる構成によれば、電圧検出器4が不要化されると同
時に、発生トルク演算回路の構成が簡易化される。
According to this configuration, the voltage detector 4 is not required, and at the same time, the configuration of the generated torque calculation circuit is simplified.

ff!5図は本発明のもう一つ他の実施例の概略構成図
であり、特に、電流形インバータで誘導電動機を駆動す
る系に適用するものである。ここでは、第1図に示した
インバータ2の代わりに、電流形インバータ2bを用い
これを点弧回路8bで制御する一方、電流基本波検出回
路5の出力、速度検出量6の検出信号および点弧制御回
路8bの制御信号に基づいて、発生トルク演算回路7b
が誘導電動機3の発生トルクを演算するものである。
ff! FIG. 5 is a schematic configuration diagram of another embodiment of the present invention, which is particularly applied to a system in which an induction motor is driven by a current source inverter. Here, a current source inverter 2b is used instead of the inverter 2 shown in FIG. 1, and this is controlled by an ignition circuit 8b. Based on the control signal of the arc control circuit 8b, the generated torque calculation circuit 7b
is used to calculate the torque generated by the induction motor 3.

電流形インバータ2bの点弧制御においては、電流の大
きさと周波数を指令値として与えるので、電流の瞬時値
、波高値および実効値は前述した瞬時検出値を用いる計
算によらずとも指令値から容易に得ることができる。ま
た、点弧制御回路8bでは、各相の点弧信号を得るため
回路内で指令値として与えられた電流の大きさと周波数
から各相の出力電流波形の基準信号を生成している。こ
の信号は第2図に示した実施例の電流検出器5で得られ
る各相の電流波形と原理的に相似な波形である。厳密に
はインバータでの変調により生じる高調波、制御遅れ、
検出遅れ、フィルタでの位相回転、浮遊要素による波形
歪などのない理想的な波形である。この波形を電流検出
値の代わりとして用いることができる。
In the ignition control of the current source inverter 2b, the magnitude and frequency of the current are given as command values, so the instantaneous value, peak value, and effective value of the current can be easily obtained from the command value without having to calculate using the instantaneous detection value described above. can be obtained. Further, the ignition control circuit 8b generates a reference signal for the output current waveform of each phase from the magnitude and frequency of the current given as a command value within the circuit in order to obtain the ignition signal of each phase. This signal has a waveform similar in principle to the current waveform of each phase obtained by the current detector 5 of the embodiment shown in FIG. Strictly speaking, harmonics caused by modulation in the inverter, control delay,
This is an ideal waveform with no detection delay, phase rotation in filters, or waveform distortion due to floating elements. This waveform can be used in place of the current detection value.

第6図はこのことを考慮した発生トルク演算回路7bの
詳細な構成を示すブロック図であり、第2図と同一の符
号を付したものはそれぞれ同一の要素を示している。そ
して、ここでは、点弧制御回路8bで生成される各相の
出力電流波形の基準信号を論理回路741に与えて区間
I、II、■、■のいずれに属するかの判断をさせると
共に、a)〜d)に示した補正値を出力させる一方、出
力電流波形の基準信号のa相分を絶対値回路7114に
与えてその絶対値を演算させる。また、点弧制御回路8
bで生成される電流の大きさの指令値を係数器761に
与えて電圧の波高値i を、係数器762に与えて電流
の実効値I をそれぞれ求め、このうち、波高値i を
除算器720および乗算器733に与え、実効値■ を
乗算器729にそれぞれ与えるようになっている。
FIG. 6 is a block diagram showing a detailed configuration of the generated torque calculating circuit 7b taking this into consideration, and the same reference numerals as in FIG. 2 indicate the same elements. Here, the reference signal of the output current waveform of each phase generated by the ignition control circuit 8b is given to the logic circuit 741 to determine which of the sections I, II, ■, ■ belongs to, and a While outputting the correction values shown in ) to d), the a-phase component of the reference signal of the output current waveform is supplied to the absolute value circuit 7114 to calculate the absolute value thereof. In addition, the ignition control circuit 8
The command value of the magnitude of the current generated in b is given to the coefficient unit 761 to obtain the peak value i of the voltage, and the command value is given to the coefficient unit 762 to obtain the effective value I of the current. 720 and a multiplier 733, and the effective value {circle around (2)} is applied to a multiplier 729, respectively.

かかる構成によれば、電流検出器5が不要化されると同
時に、発生トルク演算回路の構成が簡易化される。
According to this configuration, the current detector 5 is not required, and at the same time, the configuration of the generated torque calculation circuit is simplified.

以上、本発明を三つの実施例について説明したが、本発
明はこれに限定されるものではなく、例えば、発生トル
ク演算回路としてコンピュータを用い、ソフトウェアに
よって上記の機能を持たせることも出来る。
Although the present invention has been described above with reference to three embodiments, the present invention is not limited thereto. For example, a computer may be used as the generated torque calculation circuit, and the above functions may be provided by software.

また、上記実施例では、電圧に関する信号を相電圧から
得ているが、これを線間電圧から得ても、これを相電圧
−線間電圧間の対応を考慮すれば全く同一の動作を行な
わせることができる。
Further, in the above embodiment, the voltage-related signal is obtained from the phase voltage, but even if it is obtained from the line voltage, the same operation will be performed if the correspondence between the phase voltage and the line voltage is considered. can be set.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

゛ 以上の説明によって明らかなように、この発明によ
れば、誘導電動機の電圧と電流の瞬時値を用いて、この
誘導電動機の発生トルクの瞬時値を検出することができ
る。
As is clear from the above description, according to the present invention, the instantaneous value of the torque generated by the induction motor can be detected using the instantaneous values of the voltage and current of the induction motor.

構成を示すブロック図、第7図は一般的な誘導電動機の
等価回路図、第8図および第9図は本発明の詳細な説明
するための波形図である。
FIG. 7 is a block diagram showing the configuration, FIG. 7 is an equivalent circuit diagram of a general induction motor, and FIGS. 8 and 9 are waveform diagrams for explaining the present invention in detail.

1・・・直流電源、2,2a、2b・・・インバータ、
3・・・かご形誘導電動機、4・・・電圧基本波検出回
路、5・・・電流基本波検出回路、6・・・速度検出器
、7.7a、7b・・・発生トルク演算回路、8a、8
b・・・点弧制御回路。
1...DC power supply, 2, 2a, 2b...inverter,
3... Squirrel cage induction motor, 4... Voltage fundamental wave detection circuit, 5... Current fundamental wave detection circuit, 6... Speed detector, 7.7a, 7b... Generated torque calculation circuit, 8a, 8
b...Ignition control circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 誘導電動機の入力電圧および入力電流を検出し、それぞ
れの瞬時値もしくはこの瞬時値に比例した信号を出力す
る電圧検出手段および電流検出手段と、これらの検出手
段の出力から前記入力電圧および入力電流の波高値およ
び実効値を求め、前記波高値と前記瞬時値もしくはこの
瞬時値に比例した信号とから前記入力電圧および入力電
流間の位相差を求め、前記入力電圧および入力電流の各
実効値と前記位相差から前記誘導電動機の入力電力を求
め、この入力電力を前記誘導電動機の回転速度で除算し
て前記誘導電動機の瞬時の発生トルクを求める演算手段
とを備えたことを特徴とする誘導電動機の発生トルク検
出装置。
Voltage detecting means and current detecting means detect the input voltage and input current of the induction motor and output respective instantaneous values or signals proportional to the instantaneous values, and detect the input voltage and input current from the outputs of these detecting means. A peak value and an effective value are determined, a phase difference between the input voltage and input current is determined from the peak value and the instantaneous value, or a signal proportional to this instantaneous value, and each effective value of the input voltage and input current is determined from the phase difference between the input voltage and the input current. An induction motor characterized by comprising: calculating means for determining the input power of the induction motor from the phase difference and dividing this input power by the rotational speed of the induction motor to determine the instantaneous generated torque of the induction motor. Generated torque detection device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009065764A (en) * 2007-09-05 2009-03-26 Toshiba Corp Rotating machine controller and washing machine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009065764A (en) * 2007-09-05 2009-03-26 Toshiba Corp Rotating machine controller and washing machine
US8245545B2 (en) 2007-09-05 2012-08-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Motor controller and washing machine

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